1、机械创新设计 课题课题名称：名称：机械手机械手夹持器夹持器 设计目录设计目录 第一部分：第一部分：夹持器整体设计及部分参数夹持器整体设计及部分参数 第二部分第二部分 腕部腕部设计设计 第三部分第三部分 伸缩臂设计伸缩臂设计 第四部分第四部分 驱动系统驱动系统 第五部分第五部分 PLCPLC 控制系统控制系统 第六部分第六部分 设计主要内容设计主要内容 机械创新设计 第一部分：夹持器整体设计及部分参数第一部分：夹持器整体设计及部分参数 1.1 夹持器夹持器设计设计的基本要求的基本要求 （1）应具有适当的夹紧力和驱动力； （2）手指应具有一定的开闭范围； （3）应保证工件在手指内的夹持精度； （4
2、）要求结构紧凑，重量轻，效率高； （5）应考虑通用性和特殊要求。 设计参数及要求 （1）采用手指式夹持器，执行动作为抓紧放松； （2） 所要抓紧的工件直径为 80mm 放松时的两抓的最大距离为 110-120mm/s ， 1s 抓紧,夹持速度 20mm/s； （3）工件的材质为 5kg，材质为 45#钢； （4）夹持器有足够的夹持力； （5）夹持器靠法兰联接在手臂上。由液压缸提供动力。 1.2 夹持器结构设计夹持器结构设计 1.2.1 夹紧装置设计夹紧装置设计. 1.2.1.1 夹紧力夹紧力 手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据，必须对其大小、方向、作用点进 行分析、计算。一般来说，加紧
3、力必须克服工件的重力所产生的静载荷（惯性力或惯性 力矩）以使工件保持可靠的加紧状态。 1.2.1.2 驱动力驱动力力计算力计算 根据驱动力和夹紧力之间的关系式： 2sin N F c F ba 式中： c滚子至销轴之间的距离； b爪至销轴之间的距离； a楔块的倾斜角 机械创新设计 可得 2sin177286sin 16 195.15 34 N F ba FN c ， 得出F为理论计 算值，实际采取的液压缸驱动力 F要大于理论计算值，考虑手爪的机械效率，一 般取 0.80.9，此处取 0.88，则： 1 9 5 . 1 52 2 1 . 7 6 2 0 . 8 8 F FN ，取 500FN 1
4、.2.1.3 液压缸驱动力计算液压缸驱动力计算 设计方案中压缩弹簧使爪牙张开，故为常开式夹紧装置，液压缸为单作用缸，提供 推力： 2 = 4 FDp 推 式中 D活塞直径 d 活塞杆直径 p 驱动压力， FF 推 ,已知液压缸驱动力 F ，且 50010FNK N 由于 10FK N ，故选工作压力 P=1MPa 据公式计算可得液压缸内径： 44500 25.231 3.141 F Dm mm m p 根据液压设计手册,见表 2.1，圆整后取 D=32mm。 表 1.1 液压缸的内径系列（mm） 2 0 25 32 40 50 55 63 65 7 0 75 80 85 90 95 100 1
5、05 1 10 125 130 140 160 180 200 250 活塞杆直径 d=0.5D=0.540mm=16mm 机械创新设计 活塞厚 B=(0.61.0)D 取 B=0.8d=0.732mm=22.4mm,取 23mm. 缸筒长度 L(2030)D 取 L 为 123mm 活塞行程，当抓取 80mm 工件时，即手爪从张开 120mm 减小到 80mm，楔快向前 移动大约 40mm。取液压缸行程 S=40mm。 1 1.2.1.4.2.1.4 选用选用夹持器液压缸夹持器液压缸 轻型拉杆液压缸 型号为：MOB-B-32-83-FB，结构简图，外形尺寸及技术参数如下： 表 1.2 夹持器
6、液压缸技术参数 图 1.2. 结构简图 工 作 压力 使 用 温 度范围 允许最 大速度 效 率 传动介 质 缸径 受压面积( 2 cm ) 速度比 无杆腔 有杆腔 1MPa 10 + 80 300 m/s 90 % 常规矿 物液压 油 32 mm 12.5 8.6 1.45 机械创新设计 图 1.3 外形尺寸 1.2.2 手爪的夹持误差及分析手爪的夹持误差及分析 机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决与机械手定位精度 （由臂部和腕部等运动部件确定） ，而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品 种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，避免产生手指夹持的定 位误差，需要注意选用合理的手部结构参数，见图 2-4，从而使夹持误差控制在较小的 范围内。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过 0.02mm，手部的最终误差 取决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。 图 1.4
